PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA DETERMINAR LA POSICIÓN DE UN VEHÍCULO, PROGRAMA INFORMÁTICO Y PRODUCTO DE PROGRAMA INFORMÁTICO.

Procedimiento para la determinación de la posición de un vehículo,

que se puede desplazar a lo largo de una trayectoria (12), estando dispuestos a lo largo de la trayectoria (12) unos marcadores (20) en particular unos soportes de código o códigos de barra, caracterizado porque los marcadores (20) se captan mediante una cámara digital (30) dispuesta en el vehículo (10), porque mediante el tratamiento de la imagen se puede determinar a partir de una posición de por lo menos una imagen de marcador situada dentro del campo de determinación (32) de la cámara digital (30) una posición relativa del vehículo (10) con respecto al marcador correspondiente (21, 22, 23) o los marcadores correspondientes, porque mediante el tratamiento de la imagen se determinan automáticamente unas estructuras características de los marcadores, porque teniendo en cuenta las estructuras características que se han determinado se elige un subgrupo (70) de píxeles de la cámara digital (30), porque las estructuras características de los marcadores (20) son captadas al menos parcialmente por los píxeles de por lo menos el subgrupo (70), y porque para la determinación de la posición del vehículo (10) durante el régimen de funcionamiento normal solamente se evalúan píxeles del subgrupo (70) mediante tratamiento de imagen

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08005216.

Solicitante: PEPPERL + FUCHS GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: LILIENTHALSTRASSE 200 68307 MANNHEIM ALEMANIA.

Inventor/es: Hofmann,Hilmar, Opper,Rüdiger, Kirsch,Martin.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 19 de Marzo de 2008.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B66C13/46 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B66 ELEVACION; LEVANTAMIENTO; REMOLCADO.B66C GRUAS Y PUENTES-GRUA; ELEMENTOS O DISPOSITIVOS DE TOMA DE CARGA PARA GRUAS, PUENTES GRUA, CABRESTANTES, CABRIAS O POLIPASTOS (mecanismos de enroscadura de cuerda, de cable o de cadena, dispositivos de frenado o de parada de su uso B66D; adaptados especialmente para los reactores nucleares G21). › B66C 13/00 Otras características de estructura o detalles. › Indicadores de posición para cargas suspendidas o para elementos de grúas.
  • G01D5/249C
  • G01D5/347D
  • G01D5/347F

Clasificación PCT:

  • G01D5/26 FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01D MEDIDAS NO ESPECIALMENTE ADAPTADAS A UNA VARIABLE PARTICULAR; DISPOSICIONES PARA LA MEDIDA DE DOS O MAS VARIABLES NO CUBIERTAS POR OTRA UNICA SUBCLASE; APARATOS CONTADORES DE TARIFA; DISPOSICIONES PARA TRANSFERENCIA O TRANSDUCTORES NO ESPECIALMENTE ADAPTADAS A UNA VARIABLE PARTICULAR; MEDIDAS O ENSAYOS NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR.G01D 5/00 Medios mecánicos para la transferencia de la magnitud de salida de un elemento sensor; Medios para la conversión de la magnitud de salida de un elemento sensor en otra variable, en los que la forma o naturaleza del elemento sensor no determinan los medios de conversión; Transductores no especialmente adaptados a una variable específica (G01D 3/00 tiene prioridad; especialmente adaptados para aparatos que dan resultados distintos al valor instantáneo de una variable G01D 1/00). › que utilizan medios ópticos, p. ej. que utilizan luz infrarroja, visible o ultravioleta.
  • G01D5/347 G01D 5/00 […] › que utilizan escalas de codificación de desplazamiento.
  • G05D1/02 G […] › G05 CONTROL; REGULACION.G05D SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES NO ELECTRICAS (para la colada continua de metales B22D 11/16; dispositivos obturadores en sí F16K; evaluación de variables no eléctricas, ver las subclases apropiadas de G01; para la regulación de variables eléctricas o magnéticas G05F). › G05D 1/00 Control de la posición, del rumbo, de la altitud o de la actitud de vehículos terrestres, acuáticos, aéreos o espaciales, p. ej. piloto automático (sistemas de radionavegación o sistemas análogos que utilizan otras ondas G01S). › Control de la posición o del rumbo por referencia a un sistema de dos dimensiones.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2371118_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para determinar la posición de un vehículo, programa informático y producto de programa informático La presente invención se refiere en un primer aspecto a un procedimiento para determinar la posición de un vehículo según el preámbulo de la reivindicación 1. En otro aspecto, la invención se refiere a un dispositivo para determinar la posición de un vehículo, según el preámbulo de la reivindicación 17. La invención se refiere además a un programa informático y a un producto de programa informático. Un procedimiento genérico se da a conocer por ejemplo en el documento DE 199 10 933 A1. En este caso se mueve un vehículo a lo largo de una trayectoria, que en principio puede transcurrir a lo largo de una curva cualquiera, y para determinar la posición hay unos códigos de barra unidimensionales dispuestos a lo largo de la trayectoria. La invención se refiere especialmente a vehículos tales como ferrocarriles suspendidos monorraíl, aparatos de manipulación de estanterías, instalaciones de grúas u otros dispositivos desplazables que se puedan desplazar a lo largo de una trayectoria o sobre o en paralelo a una superficie predeterminada. Otros procedimientos de posicionamiento se describen en los documentos EP 0 039 921 A2, DE 38 25 097 A1, EP 0 116 636 A1, DE 39 10 873 A1, DE 42 09 629 A1 Y DE 43 09 863 C1. Estos sistemas conocidos presentan los siguientes inconvenientes. La precisión que puede conseguirse en la determinación de la posición está limitada por la longitud de las marcas de código o de sus elementos, ya que los elementos de código están alineados en una o varias pistas paralelas a lo largo del recorrido, y se han de ir leyendo sucesivamente al efectuar el desplazamiento. La densidad de compresión de los elementos de código sobre soporte de código no se puede aumentar más por encima de una cierta medida dado que la capacidad de resolución tridimensional de los elementos palpadores, por ejemplo barreras fotoeléctricas, está limitada. La longitud de los soportes de código por lo tanto no se puede reducir por debajo de un determinado valor mínimo, con lo cual hay límites para la resolución de la posición. Para poder cubrir sin lagunas un trayecto largo con suficiente resolución longitudinal se requiere además un gran número de soportes de código y por lo tanto, si se quiere que el contenido de los códigos no se repita a lo largo del trayecto, una anchura de palabras correspondientemente grande de los códigos. Pero un anchura de palabras cada vez mayor no solamente hace crecer muy rápidamente la longitud de los distintos soportes de código sino principalmente también el volumen y los costes de los lectores de código. Al ser más largos los soportes de código esto entraña una menor resolución en la determinación de la posición, de modo que resulta difícil realizar con la suficiente resolución trayectos de varios kilómetros, tal como pueden ser deseables o necesarios por ejemplo en modernas líneas de fabricación industrial. Esta problemática se agudiza considerablemente si en los soportes han de estar presentes informaciones redundantes con el fin de mejorar la seguridad del funcionamiento del sistema, por ejemplo su resistencia a la suciedad o a daños de partes del soporte del código, y disminuir de este modo el riesgo de fallos, o según las circunstancias, unos errores de posicionamiento de graves consecuencias. Además, ninguno de los sistemas conocidos permite además de la determinación de la posición en el sentido de marcha efectuar también una determinación de la posición en dirección transversal a la de marcha. Esta puede ser deseable, por ejemplo para la compensación automática de deformaciones de curvatura condicionadas por la temperatura o por los cambios de carga. Además de esto los elementos de exploración necesarios, preferentemente barreras fotoeléctricas, son propensas a sufrir desajustes y suciedad y por lo tanto requieren un mantenimiento intensivo. Esto juega especialmente un papel importante en sistemas que tengan una pluralidad de elementos de exploración dispuestos unos junto a otros. Otro inconveniente de los sistemas citados consiste en que no es posible efectuar sin más una determinación de la posición estando el vehículo parado. Aquellos sistemas que trabajan por un procedimiento por transparencia son además complejos mecánicamente y propensos a la suciedad del soporte del código. Algunos de los sistemas antes 2 E08005216 03-11-2011   citados son además muy sensibles frente a variaciones de orientación de los soportes de código con relación al lector del código. En estos sistemas de determinación de la posición existe además un requisito y un planteamiento básico, en cuanto a que la información relativa a la posición actual se deba facilitar lo más próxima en el tiempo o en tiempo real a una salida del sistema o del dispositivo. A este respecto hay que tener en cuenta que el tratamiento de imágenes en los captadores de medida ópticos basados en cámaras económicas, requiere un tiempo de unos 10 a 20ms. El tiempo de exposición del chip de la cámara, que típicamente es de unos 50µs, apenas tiene importancia frente a este margen de tiempo de 10 a 20ms, que también se designa como tiempo latente. Puede considerarse como uno de los objetivos de la invención proporcionar un procedimiento y crear un dispositivo que permitan obtener una resolución de posición mejorada, y que permitan realizar unos trayectos más largos. Además de esto, la información relativa a la posición obtenida a partir de los respectivos marcadores se deberá poder tener disponible de modo especialmente rápido. Además se trata de describir un programa informático adecuado. Este objetivo se resuelve en un primer aspecto de la invención por medio de un procedimiento que presenta las características de la reivindicación 1. En otro aspecto de la invención se resuelve el objetivo mediante el dispositivo que presenta las características de la reivindicación 17. Por último se resuelve el problema por medio de un programa informático que presenta las características de la reivindicación 18, y el producto de programa informático con las características de la reivindicación 19. El procedimiento de la clase antes citada se ha perfeccionado conforme a la invención porque los marcadores se captan mediante una cámara digital dispuesta en el vehículo, porque mediante tratamiento de imagen se puede determinar a partir de una posición de por lo menos una imagen del marcador situada dentro del campo de captación de la cámara digital una posición relativa del vehículo con relación al marcador respectivo o a los marcadores respectivos, porque mediante tratamiento de imagen se pueden determinar automáticamente estructuras características de los marcadores, porque teniendo en cuenta las estructuras características que se han determinado se selecciona un subgrupo de píxeles de la cámara digital, porque las estructuras características de los marcadores son captadas al menos en parte por los píxeles del subgrupo y porque para la determinación de la posición del vehículo en régimen de funcionamiento normal solamente se evalúan mediante el tratamiento de imagen píxeles del subgrupo. El dispositivo de la clase antes citada está perfeccionado conforme a la invención por una cámara digital que se puede disponer en el vehículo para captar marcadores situados a lo largo del trayecto, una instalación de cálculo unida a la cámara digital que está preparada para determinar una posición relativa del vehículo con relación a un marcador mediante el tratamiento de imagen a partir de un emplazamiento de la imagen del marcador respectivo dentro del campo de captación de la cámara digital, para la determinación automática de estructuras características de los marcadores mediante tratamiento de imagen, para la elección automática de un subgrupo de píxeles de la cámara digital teniendo en cuenta las estructuras características determinadas y para evaluar los píxeles del subgrupo mediante el tratamiento de imagen para determinar la posición del vehículo durante el régimen de funcionamiento normal. Unas variantes de realización preferentes del procedimiento objeto de la invención constituyen el objeto de las reivindicaciones dependientes. De acuerdo con la invención se ha comprobado en primer lugar que con ayuda de procedimientos de tratamiento de imagen resulta posible la determinación de la posición de un vehículo de una forma muy precisa, al determinar y evaluar la posición o emplazamiento de un determinado marcador dentro de un campo de captación de una cámara digital. El procedimiento conforme a la invención, en el que se trata de un procedimiento de luz reflejada, puede suministrar en particular también una información de posición de un vehículo parado, y a... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la determinación de la posición de un vehículo, que se puede desplazar a lo largo de una trayectoria (12), estando dispuestos a lo largo de la trayectoria (12) unos marcadores (20) en particular unos soportes de código o códigos de barra, caracterizado porque los marcadores (20) se captan mediante una cámara digital (30) dispuesta en el vehículo (10), porque mediante el tratamiento de la imagen se puede determinar a partir de una posición de por lo menos una imagen de marcador situada dentro del campo de determinación (32) de la cámara digital (30) una posición relativa del vehículo (10) con respecto al marcador correspondiente (21, 22, 23) o los marcadores correspondientes, porque mediante el tratamiento de la imagen se determinan automáticamente unas estructuras características de los marcadores, porque teniendo en cuenta las estructuras características que se han determinado se elige un subgrupo (70) de píxeles de la cámara digital (30), porque las estructuras características de los marcadores (20) son captadas al menos parcialmente por los píxeles de por lo menos el subgrupo (70), y porque para la determinación de la posición del vehículo (10) durante el régimen de funcionamiento normal solamente se evalúan píxeles del subgrupo (70) mediante tratamiento de imagen. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en un paso inicial se evalúan mediante tratamiento de imagen por lo menos una vez todos los píxeles del campo de determinación (32) de la cámara digital (30). 3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el paso inicial se realiza de modo repetitivo, en particular a intervalos periódicos. 4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado porque el paso inicial se realiza cuando se desconoce la última posición del vehículo (10). 5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque en paralelo con el paso inicial tiene lugar una pluralidad de determinación de posiciones basándose en evaluaciones de píxeles del subgrupo (70). 6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque el paso inicial se realiza por lo menos dos veces, porque a partir de los datos de posición obtenidos de este modo se determina una velocidad del vehículo (10), y porque los píxeles del subgrupo (70) que se han de evaluar se arrastran en función de la velocidad determinada. 7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los marcadores (20) están dispuestos equidistantes a lo largo de la trayectoria (12). 8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los marcadores (20) se disponen en varias filas a lo largo de la trayectoria (12). 9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se realiza una determinación de la posición del vehículo (10) en dirección x y en dirección y. 10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los píxeles del subgrupo (70) forman por lo menos un campo parcial coherente (72, 74) del campo de determinación (32) de la cámara digital (30). 11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el campo parcial (74) o los campos parciales (72) se elige o eligen de tal modo que por lo menos la imagen de un marcador entre completa en el campo parcial (72, 74). 9 E08005216 03-11-2011   12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el campo parcial (74) o los campos parciales (72) se elige o eligen de tal modo que no se capten los espacios intermedios (73) entre los marcadores (20). 13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque como marcadores (20) se emplean códigos de barra bidimensionales. 14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el campo parcial (74) o los campos parciales (72) se orientan en aristas (25) y/o vértices (26) de los marcadores (20), como estructuras características. 15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque de por lo menos dos marcadores cae dentro del campo parcial (74) o de los campos parciales (72) la imagen de respectivamente una arista (25). 16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque a partir de la posición relativa del vehículo respecto a un determinado marcador (21, 22, 23) y de una posición absoluta conocida de este marcador (21, 22, 23) se determina la posición absoluta del vehículo (10). 17. Procedimiento para la determinación de la posición de un vehículo que se puede desplazar a lo largo de una trayectoria (12), en particular para realizar el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por una cámara digital (30) que se ha de disponer en el vehículo (10) para la determinación de los marcadores (20) dispuestos a lo largo de la trayectoria (12), una instalación de cálculo (40) unida a la cámara digital (30), que está preparada: - para determinar una posición relativa del vehículo (10) con relación a un marcador (21, 22, 23) mediante tratamiento de imagen, a partir de una posición de la imagen del respectivo marcador (21, 22, 23) dentro del campo de determinación (32) de la cámara digital (30), - para la determinación automática de estructuras características (25, 26) de los marcadores (20), mediante tratamiento de imagen, - para la selección automática de un subgrupo (70) de píxeles de la cámara digital (30) teniendo en cuenta las estructuras características (25, 26) que se han determinado, y - para evaluar los píxeles del subgrupo (70) mediante tratamiento de imagen para determinar la posición del vehículo (10) durante un régimen de funcionamiento normal. 18. Programa informático con medios de código de programa para realizar los pasos de cálculo y evaluación de un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, cuando el programa informático se ejecuta en un ordenador unido activamente con la cámara digital (30), en particular la instalación de cálculo (40) según la reivindicación 17. 19. Producto de programa informático con medios de código de programa, que están memorizados en un soporte de datos legible por el ordenador, para realizar los pasos de cálculo y evaluación de un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, cuando el programa informático se ejecuta en un ordenador unido activamente con la cámara digital (30), en particular con la instalación de cálculo (40) según la reivindicación 17. E08005216 03-11-2011   11 E08005216 03-11-2011   12 E08005216 03-11-2011

 

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